Створений вченими ДНК-двигун може переміщати вантажі по рейках з вуглецевих нанотрубок
У природі існує безліч біологічних видів двигунів, які функціонують прямо всередині клітин живих організмів та які грають величезну роль в процесах життєдіяльності організмів. З їх допомогою усередині клітин переміщається генетична інформація і "будівельні матеріали", що використовуються для синтезу білків і молекул ДНК. На жаль, використовувати подібні биодвигатели в своїх цілях повною мірою у вчених виходить не дуже, їх роботою вкрай складно управляти, а працюють вони належним чином тільки при певному наборі умов навколишнього середовища. У зв'язку з цим багато групи вчених розробляють синтетичні биодвигатели, велика частина яких заснована на використанні ланцюжків молекул ДНК. Вони менш рухливі, ніж природні двигуни, але робота ДНК-двигунів завжди стабільна і без особливих труднощів піддається регулюванню.
Група дослідників з університету Пурду, очолювана професором Джонг Хюн Чоем (Jong Hyun Choi), розробила власний варіант ДНК-двигуна, здатного транспортувати корисний вантаж, що складається з наночастинок, по шляхах, виготовлених з вуглецевих нанотрубок. Ці нові двигуни складаються з ядра, що складається з білка, що розщеплює молекули РНК, і декількох "рук", в ролі яких виступають молекули ДНК. Пересуваючись по вуглецевої нанотрубке, такий двигун постійно отримує енергію, розщеплюючи ланцюжки молекул РНК, молекул, які є основним джерелом енергії для всіх процесів, що відбуваються усередині живих клітин і вірусів. Після розщеплення ділянки молекули РНК, що "рука" з молекули ДНК просувається вперед, зв'язуючись з наступним ділянкою молекули РНК, підтягуючи вперед по мірі переміщення всю частину цього двигуна.
"Наші двигуна використовують хімічну енергію, укладену в молекулах РНК, які обплутують вуглецеві нанотрубки, осідаючи на них із спеціального розчину. Ця енергія використовується для переміщення самого ДНК-двигуна і для переміщення переносимого вантажу" - розповідає професор Чой, - "Безперервне повторення цього процесу переривається лише по досягненні двигуном кінця нанотрубки, яка може бути дуже і дуже довгою".
Проводячи свої експерименти, вчені використовували ДНК-двигун для переміщення наночастинки з дисульфіду кадмію, діаметром 4 нанометри, уздовж вуглецевої нанотрубки, довжиною в декілька мікрон. На весь процес переміщення пішло близько 20 годин, але процес може бути значно прискорений, шляхом зміни температури, pH-фактора навколишнього середовища та інших її параметрів.
Поки такі ДНК-двигуни є лише предметом лабораторних досліджень. Але, в недалекому майбутньому з їх допомогою можна буде доставляти лікарські препарати до місця призначення, проводити хімічну обробку і збирати атом за атомом, молекула за молекулою великі і складні об'єкти.